Manual_Maxwell_render

СОДЕРЖАНИЕ_______________________________________________________________

2

3

ОБ ЭТОМ РУКОВОДСТВЕ____________________________________________________

Данное руководство предлагается в качестве руководства пользователя. Оно поделено на 6 основных частей:

-Основная информация о Maxwell.

-Система материалов Maxwell.

-MXCL: программа для рендера.

-MXST: Maxwell Studio, полноценная программа – оболочка для импорта геометрии, создания материалов и отправке информации о рендере для MXCL.

-MXED: самостоятельный редактор материалов для совместного использования с 3D приложениями.

-Сетевой рендер.

4

ЧТО ТАКОЕ MAXWELL

Maxwell –это новая система визуализации, основанная на физике реального света. Ее уравнения и алгоритмы обеспечивают очень аккуратное поведение света. Все элементы системы, в их числе материалы, источники света, камеры и т.д. основаны на физически точной модели.

Методы вычисления Maxwell всегда приводят к точным результатам, исключающем артефакты, поскольку используется система рендеринга «без предубеждений»; это означает что для вычисления цвета каждого пикселя не используются приемы интерполяции. Система полностью учитывает все взаимодействия света между всеми объектами в сцене. Все вычисления используют информацию о длине световых волн и интенсивности свечения.

Maxwell – это программа, которая может взаимодействовать с другими программами разных областей, например областями высококачественного рендеринга, архитектурной, дизайнерской, научной и т.д. Maxwell разработан для платформ Windows, Linux и MacOSX. Данная версия включает плагины – коннекторы для Cinema4D, LightWave, Maya, Rhino, formZ, Solidworks, Viz, 3dsMax, ArchiCAD и Sketch Up. Дополнительно, поддерживаются такие форматы как OBJ, STL, LWO, NFF, XC2, DXF, XML и FBX.

Maxwell состоит из таких компонентов как: редактор материалов, просмотр материалов, настройки текстур, настройки света и камер, настройки неба и т.д. (все они основаны на физически точной модели). Версия 1.0 поддерживает равноправные возможности командной строки и графического интерфейса.

5

ОСОБЕННОСТИ MAXWELL__________________________________________________

Физически точная модель

Одна из принципиальных особенностей Maxwell – технология визуализации непосредственно основана на реально существующих уравнениях распространения света. В результате этого Maxwell способен осуществлять невероятно реалистичные эффекты освещения, без использования приемов других систем визуализации. Результаты, полученные в Maxwell, настолько же точны, насколько их материальные аналоги в Реальности.

Спектральные вычисления для света и параметров объектов

Большинство современных систем визуализации проводят вычисления в цветовом диапазоне RGB. Тем не менее, это физически не точно, и только Maxwell действует подругому и проводит вычисления в значениях, принятых в реальном мире. По законам физики, Maxwell считает свет частью частотного спектра электромагнитных волн. Maxwell работает с диапазоном спектра от инфракрасных до ультрафиолетовых излучений.

После завершения такого просчета, каждый пиксель в изображении получает свое количество спектральной энергии. Энергия распространяется источниками света и попадает на виртуальную «пленку» - объектив виртуальной камеры или сетчатки наблюдателя. После этого значения полученные в результате вычислений конвертируются в доступный компьютерному выводу диапазон вроде RGB, XYZ и т.д.

Полное Общее Освещение (Global Illumination)

Maxwell рассчитывает все возможные взаимодействия между светом и объектами сцены. Эти взаимодействия варьируются от обычного не направленно – рассеянного освещения, сейчас поддерживаемого большинством систем визуализации, до гораздо более сложных ненаправленного глянцевого эффекта каустики, вызванного раздробленными объемами. Global Illumination взаимодействует с поверхностями и слоями внутри поверхностей для получения просвечивающих, и рассеивающих свет внутри поверхности предметов. Просчитываются все схемы поведения света между различными средами.

Материалы, основанные на настоящих оптических характеристиках:

Система материалов также физически точна. Поведение материала задается кривой – функцией BSDF (двунаправленного рассеянного распространения), позволяющей смешивание в одном материале с другой BSDF, или SSS эффектом. Тонкие оболочки также используются для получения эффектов тонкого реализма в материалах. Возможность использования файлов со сложными индексами преломлений, измеренными в лабораториях, делает создание настоящих материалов очень простым.

Рендер «без предубеждений»

«Без предубеждений» - означает, что за сопоставимое время рендера будет получен «товарный» результат изображения, без артефактов. Другие системы визуализации, основанные на широко известных механизмах вроде Radiosity, Irradiance maps и других методах интерполяции всегда приводят к «предубежденным» результатам. Они не могут привести к физически точному результату ни за какое время.

6

Многопроцессорность

Maxwell может задействовать все доступные процессоры, тем самым значительно увеличивая скорость рендера. Например, использование 8-процессорной системы на полную мощность увеличит скорость рендера в 8 раз.

Физически точное «смазывание» движущихся объектов (Motion blur).

В Maxwell Motion blur – не пост – эффект. Maxwell знает о том что движущийся предмет находится в различных положениях в течении «выдержки». Это позволяет создавать такие Global Illumination эффекты как «смазанная» каустика и даже объемная «смазанная» каустик, если имеются рассеянные тела.

Реалистичная имитация сложной каустики

Могут быть просчитаны любые сцены, содержащие сложную каустику. Каустику, созданную не- и направленным освещением, каустику, созданную пластиками, стеклами, или блестящими металлами. Ограничений на количество подобных эффектов нет, как и в природе.

Реалистичная модель камеры.

Камеры в Maxwell полностью отличаются от своих аналогов в других системах визуализации. Обычно камеры в других системах используют объективы – «булавочные головки». Этот тип камеры имитирует маленькое отверстие, в которое попадают лучи света. Maxwell имитирует настоящую камеру, с соответствующими настройками линзы, апертуры, граней диафрагмы и т.д. Используя такую модель, Maxwell может автоматически создавать DOF, Motion blur, различные искажения и дисперсию цвета относительно настроек линзы. Все остальные системы визуализации, доступные на рынке, имитирует это различными пост – эффектами и специальными приемами.

Объекты и материалы в качестве источников света

Maxwell основан на реальной физике, поэтому любой предмет размерами больше 0, так или иначе излучает. Это, в свою очередь, повышает реализм и добавляет мягкость теней, улучшая общее качество.

Другая особенность – это количество источников света в одной сцене. Большинство других систем не могут просчитывать большое количество плоскостных источников без серьезных требований к производительности. В Maxwell источники света имеют особенные настройки – и предлагают информацию о интенсивности своего излучения на любой из возможных длин волн.

Объекты, излучающие свет сами по себе могут состоять из любого материала, и в случае если излучение света «включено», только его накал может быть виден, если «выключено» - виден основной материал (металл, кристалл... любой).

7

Настоящее Небо

В Maxwell встроен физически точный симулятор Неба: просто указывается географическое положение, дата и время, а Maxwell сам определяет остальное. Эта модель неба в дальнейшем будет включать в себя такие состояния освещения как лунный свет или различные атмосферные эффекты.

Ослепляющий свет (Glare).

Эффект Glare вызывает оптический эффект дифракции (diffraction), возникающий когда лучи света проходят сквозь маленькие отверстия, и происходит наложение световых волн. Из-за этого возникают оптические «артефакты», например, дифракционные кольца вокруг звезд, когда их разглядывают в телескоп с сильным увеличением.

Maxwell предлагает систему, в которой пользователь может загрузит черно – белый шаблон диафрагмы камеры, который повлияет на свет, отпечатавшийся на пленке. Пользователь также может загрузить карту «старения» для имитации грязи/пыли/царапен на объективе, что сделает эффект дифракции более реалистичным.

Карты невидимости

Кары невидимости – очень востребованная в индустрии цифровых изображений возможность, позволяющая определить форму для коррекции геометрии, используя черно

– белую карту. Очень помогает в создании растений, травы и т.д.

Emixer

Профессиональный инструмент для интерактивного редактирования света. Позволяет изменять яркость каждого источника в течении и после визуализации. Эти изменения затрагивают общее освещение (Global Illumination) во всех аспектах, включая каустику.

Совместимость

Maxwell – самостоятельное приложение, совместимое в 32-х битном режиме с системами Windows, MacOSX и Linux. Набор плагинов – коннекторов связывает Maxwell с такими программаи как 3dsMax, Maya, Cinema 4D, LightWave, Houdini, Rhino, Solidworks, Sketch Up, FormZ, ArchiCAD и др, хотя как альтернативное рабочее пространство можно использовать Maxwell Studio, полноценное приложение для подготовки сцены к редеру.

8

МАТЕРИАЛЫ: ВВЕДЕНИЕ___________________________________________________

Перед изложением параметров системы материалов, которую использует Maxwell, важно понимать основы того, что такое свет, как он взаимодействует с материалами и почему материалы выглядят сверкающими, монотонными, прозрачными ит.д. Пожалуйста, просмотрите эту информацию, и это сделает настройки в редакторе материалов Maxwell’а гораздо проще для понимания.

ЧТО ТАКОЕ СВЕТ?

Видимый свет это очень маленькая часть среди всего электромагнитного излучения. Это излучение распространяется волнами разной длины. Разница в длинах волн (расстояние между их “краями”) это то, что отличает друг от друга красные, синие, гамма-лучи, рентген, радиоволны и т.д.

«Белый свет» это комбинация всех цветов в видимом спектре, и если мы воспринимаем предмет, например, как красный, это значит что при попадании на него белого света, все волны кроме волны той длины, что дает красный свет, поглощаются материалом. Только красная часть всего спектра отразится обратно.

9

«РАССЕЯНЫЙ(diffuse)» И «ЗЕРКАЛЬНО(specular)» ОТРАЖЕННЫЙ СВЕТ

Мы видим предмет, потому что свет отражается в наши глаза с его поверхности. Поэтому ВЕСЬ свет, который мы видим – отраженный. Возможно, это звучит неожиданно, поскольку в других визуализаторах мы привыкли рассматривать отраженный свет как зеркально (или направленно) отраженный свет.

В реальности не бывает отдельно «рассеянной» и «зеркальной» частей отражения. Монотонным, или похожим на зеркало поверхность делает ее гладкость.

Не очень сглаженная поверхность имеет множество незаметных дефектов, которые рассеивают свет во всех направлениях, и отражение того, что его окружает слишком «рассеяно»:

Поверхность, отражающая свет рассеяно, хаотично называется lambertian-поверхностью, такой как шарик, изображенный выше.

Гладкая поверхность отражает свет, сохраняя его направление, и создает очень четкое отражение того, что его окружает:

При этом, поскольку очень гладкие, сильно отражающие поверхности отражают то, что вокруг них, они гораздо меньше отражают свой собственный цвет. На отрендереной картинке видно, что шарик подкрашен красным, но этот красный сильно слабее зеркального отражения. Есть несколько исключений, и металлы – одно из них. Даже если

10